两层流体Marangoni对流和液体薄膜稳定性分析

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mzl521fnn1314
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本文包括三个方面:   (1)理论研究了微重力情况下,两层流体(硅油-FC70系统)在恒定水平温度梯度作用下的流动稳定性。本文采用全尺度线性稳定性分析方法分析了该系统的线性稳定性问题,并发现流动失稳存在多个不稳定模态。本文分别分析了流向和展向的简谐扰动对系统稳定性的影响。对展向扰动的分析发现流体系统中存在静态和振荡两种不同的失稳模态;对流向扰动的分析发现仅存在振荡的失稳模态。本文进一步讨论了三维扰动情况,发现该系统对展向扰动更加敏感,即展向扰动更易使系统失稳。   (2)理论分析了液体薄膜在垂直放置的多孔介质圆柱体上的流动稳定性问题。采用Beavers-Joseph条件,将多孔介质的影响简化为液体-多孔介质壁面的Navier滑移边界条件,发现由于多孔介质的渗透效应,使得液体薄膜更加不稳定。本文推导得到描述流体界面非线性演化的Benney型方程,并在此基础上进一步研究了该系统在有限幅值的小扰动下的非线性演化问题。   (3)采用长波近似理论,研究了下降蒸发液体薄膜的线性稳定性问题以及液体薄膜的非线性演化,分析了气液界面的能量通量以及有效压力对系统稳定性的影响,理论发现有效压力使系统趋于稳定,并可抑制“蒸发回退效应”引起的液膜破碎,而蒸发气/液界面的能量通量显著影响界面的波动速度,但对液体薄膜的破裂影响并不明显。
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